单片机IO口设置错误引起的“电路故障”

前言：

很久之前的自己在调试电路遇到的一个问题，欢迎留言区分享自己调试电路时的小插曲。

功能介绍：

如下电路图 1 是某开关控制电路，所用关键元器件是NMOS，我们知道对于：

NMOS：Ug>Us时导通，（简单认为）Ug=Us时截止；

PMOS：Ug<Us时导通，（简单认为）Ug=Us时截止；

但是Ug比Us大（或小）多少伏时MOS管才会饱和导通呢？

图 1

问题点：

单片机软件输出高电平(5V系统)时，无法控制Q1闭合。

分析解决过程：

按照我们设计的预期：对于NMOS来讲，当单片机输出高电平的时候，

栅源之间电压：

Ugs=5*10/11≈4.5V，

查看Q1数据手册如下图 2，MOS管正常的开启电压在1.3V就导通了，在4.5V时候导通电阻Rds就只有75mΩ(Typ)了。

图 2

按道理应该可靠闭合的才对。实测测量Q1栅源之间的电压发现实际电压只有0.38V左右，还不到最小开启电压。这个值显然是单片机输出被电阻分压了，后来和软件同事一起讨论时问了单片机输出口是怎样设置的，带着疑惑去程序中查看，发现控制Q1的IO口被设置成了弱上拉模式，此款芯片的弱上拉相当于是通过100K电阻接到+5V电源上，如下示意图 3：

图 3

经分压计算出Ugs=10/(100+1+10)≈0.45V，跟理论0.39V基本吻合，查到问题关键之后将此IO口改为推挽输出电路就能实现正常功能了。